La familia de citoquinas IL-17 tiene 6 miembros, que incluyen desde IL-17A hasta IL-17F, estando todos ellos implicados en la respuesta frente a infecciones por patógenos y en enfermedades autoinmunes e inflamatorias crónicas15, siendo la citoquina IL-17A la más estudiada dentro del grupo. Esta familia de citoquinas presenta secuencias muy conservadas en mamíferos, de tal forma que entre las isoformas humanas y murinas de IL-17 existe una homología de secuencia entre el 62% en la IL-17A y el 88% en la IL-17B16. Los dos miembros que presentan mayor homología entre sí son la IL-17A y la IL-17F, que pueden formar heterodímeros17. La IL-17A, inicialmente denominada antígeno citotóxico humano asociado a linfocitos T-8, fue aislada por primera vez en 1993 a partir de un hibridoma de células T. Aunque el análisis de su ADNc demostró que presentaba cierta homología con un gen del Herpesvirus samiri, fue clasificada dentro del grupo de las citoquinas debido a que posee una secuencia inestable rica en adenilato-uridilato en la región 3’ UTR y a que es capaz de inducir la síntesis de citoquinas18. A nivel molecular, IL-17A es una glicoproteína de 155 aminoácidos y con un peso molecular de 35kDa, aunque de manera general da lugar a la formación de homodímeros unidos entre sí por un puente disulfuro16,19. Las citoquinas IL-17 activan receptores de la misma familia, los IL-17R que constan de 5 miembros, nombrados desde IL-17RA hasta IL-17RE, y que también pueden formar homo y heterodímeros entre sí. Así, IL-17RA está presente en la mayoría de dímeros que se forman, y en una gran diversidad de tipos celulares, mayoritariamente en células inmunes, pero el resto de receptores son específicos de tipos celulares concretos20. Asimismo, también existen diferencias en cuanto a la afinidad ligando-receptor entre los diferentes miembros, uniéndose lL-17A con mayor afinidad al IL-17RA, mientras que IL-17F se une preferentemente al IL-17RC19,21. Estas diferencias de afinidad podrían ayudar a explicar la gran variabilidad en las respuestas desencadenadas por esta versátil familia de citoquinas.

Las primeras células descritas capaces de producir IL-17A fueron los linfocitos Th17 (células CD4+/IL-17A+). De manera general, los linfocitos T CD4+ participan activamente en la respuesta inmune, de tal forma que tras una estimulación antigénica los linfocitos CD4+ naive son activados, y se expanden y diferencian en las distintas subpoblaciones conocidas como T helper (Th)22. Dentro de estas subpoblaciones Th, se incluyen tanto los subtipos efectores Th1, Th2, Th9, Th17, Th22 y Th folicular (Thf), como el subtipo de linfocito T regulador, denominado Treg, ampliando de este modo la visión clásica de únicamente dos subtipos Th (Th1 y Th2)23,24. Cada subtipo Th se clasifica en función del patrón específico de citoquinas que producen y de los diferentes marcadores que expresan23,24. Sin embargo, existe una gran plasticidad entre los diferentes subtipos, existiendo fenotipos celulares intermedios que son objeto de investigación, pero también de controversia25–28. La diferenciación a cada subtipo Th está dirigida por una combinación específica de citoquinas que activan factores de transcripción específicos29–32. En este sentido, la combinación especifica de las citoquinas proinflamatorias IL-1β, IL-6, y/o IL-21 induce la diferenciación de linfocitos T humanos a Th17. Esta diferenciación puede además estar regulada por TGF-β1 y es necesaria la activación tanto del factor RORγt (Retinoid related Orphan Receptor γt) como de la proteína STAT3 (Signal Transducer and Activator of Transcription 3) para inducir la transcripción de genes que darán lugar a la transición fenotípica a Th17, como el gen de IL-23R33–37. Una vez diferenciadas, las células Th17 secretan mayoritariamente IL-17A, pero también producen IL-22, IL-26 e IL-23, que ayudan a la estabilización de la estirpe, o quimioquinas que contienen el motivo C-C, como el ligando quimiocina-20 (CCL-20)29,30,33,38,39 (fig. 1). Con este patrón de secreción, las células Th17 tienen como principal función la defensa frente a patógenos en enfermedades infecciosas, pero también participan en la patogenia de diversas enfermedades inflamatorias y enfermedades autoinmunes, como la artritis reumatoide, enfermedades inflamatorias del intestino, esclerosis múltiple, o enfermedades inflamatorias crónicas, incluidas la aterosclerosis y la HTA40–43. En este sentido, varios factores relacionados con el daño cardiovascular y renal, como la citoquina IL-6, la Angiotensina II (Ang II), el TGF-β1, o el CTGF/CCN2 (connective tissue growth factor) participan en la generación de células Th1744–46. La IL-17A es producida por otras células además de las Th17, incluidos los linfocitos γδ (fig. 1), y probablemente también por neutrófilos, células invariant natural killer T cells, células CD8+, células linfoides innatas y mastocitos, aunque en algunas de estas células existe controversia respecto a si solo son capaces de almacenar la IL-17A pero no de producirla, como podría ser el caso de los mastocitos30,37,47,48.

Figura 1.

Células productoras de IL-17A. En situaciones de hipertensión se ha descrito aumento de citoquinas inflamatorias y de activación de células inmunes que pueden contribuir a la producción de IL-17A.

(0.29MB).

IL-17A genera respuestas proinflamatorias que pueden variar sustancialmente en función del tipo celular y las condiciones patológicas9,10,11,13,49–54. Una de las primeras evidencias de la implicación de IL-17A en la respuesta inflamatoria mostró que en sinoviocitos cultivados de pacientes con artritis reumatoide, IL-17A aumentaba los niveles de IL-6 e IL-854. Posteriormente, se observó que IL-17A inducía respuestas en diversas células inmunes, regulando varias funciones, como la quimiotaxis de monocitos, y el aumento de la producción de mediadores proinflamatorios, contribuyendo así a amplificar la respuesta inflamatoria en los tejidos dañados11,52,53,55,56 (fig. 2). Las acciones de IL-17A en las células del sistema inmune no están del todo esclarecidas, pudiendo además participar en el cambio de fenotipos de macrófagos57, e inducir la degradación de matriz extracelular por neutrófilos, mediante la regulación de metaloproteinasas (MMPs)58.

Figura 2.

Efectos de la producción de IL-17A por linfocitos (Th17 y γδT) en células inmunes y en la respuesta inflamatoria tisular.

(0.34MB).

La inflamación se define como una respuesta no específica que sufre un tejido ante una agresión producida por diferentes factores mecánicos, químicos o biológicos, y que tiene como finalidad la supresión del agente causante del daño y la reparación del tejido dañado82. Estudios epidemiológicos han demostrado que existe una importante conexión entre diferentes enfermedades inflamatorias crónicas y enfermedades cardiovasculares. En este sentido, la incidencia de infarto de miocardio está aumentada en pacientes con artritis reumatoide, lupus eritematoso sistémico o psoriasis83. Estos datos contribuyen a resaltar la importancia que tiene la respuesta inflamatoria en el desarrollo y la progresión de diversas patologías vasculares, como la vasculitis, los aneurismas, la HTA o la aterosclerosis83,84.

Estudios recientes han evaluado el papel de la inflamación vascular y de citoquinas y quimioquinas concretas (vg MCP-1, IL-8, IP-10 e IL-17A) en la aparición y desarrollo de la disfunción endotelial asociada a HTA85. IL-17A es una citoquina clave en la respuesta inflamatoria, incluido en el sistema cardiovascular (fig. 2). De hecho, la administración de IL-17A aumenta la expresión de múltiples genes proinflamatorios, incluidos mcp-1 e il-6, en células musculares lisas vasculares (CMLVs) murinas en cultivo79. Del mismo modo, la IL-17A potencia el efecto proinflamatorio de otras citoquinas en células endoteliales, CMLVs y macrófagos86. Respaldando estos hallazgos, la deficiencia genética de IL-17A disminuyó el infiltrado inflamatorio en la pared aórtica murina a niveles normales41.

Los principales mecanismos proinflamatorios activados por IL-17A incluyen la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS), de óxido nítrico (NO), la activación del factor de transcripción factor nuclear-kappaB (NF-κB), así como la regulación de diversas cascadas de señalización asociadas a proteínas quinasas, como RhoA/Rho-quinasa, proteínas quinasas activadas por mitógeno (MAPKs) o Akt2,14,52,53,55,65,76,78,87 (fig. 4). NF-κB es una molécula clave en la regulación de la respuesta inflamatoria, y también en el remodelado vascular88, que contribuye al desarrollo y la regulación del daño cardiovascular en la HTA, la aterosclerosis, la hipertrofia cardíaca, el infarto de miocardio o la formación de aneurismas88–92. En células endoteliales de cordón umbilical humano (HUVEC) en cocultivo con células T (células Jurkat) demostraron que IL-17A facilita la inflamación endotelial, al inducir la expresión de las moléculas de adhesión ICAM-1 y VCAM-1 y las quimiocinas CCL-20 y CXCR-4 en las células endoteliales de manera dependiente de la fosforilación de ERK1/2, y por tanto promueve la adherencia de las células T a las HUVEC87 (fig. 4). Un estudio reciente ha demostrado que la sobreexpresión de IL-17A en células T en ratones provoca un aumento en la producción de ROS en células circulantes, disfunción vascular y fibrosis perivascular comparado con ratones control93.

Figura 4.

Mecanismos moleculares regulados por IL-17A en células de músculo liso vascular y en células endoteliales.

(0.42MB).

Últimamente se ha demostrado que el receptor TLR-4 (del inglés Toll-like receptor 4) participa en la HTA94 y en la regulación de la inflamación renal experimental95,96. En este sentido, los ratones deficientes en TLR-4 están parcialmente protegidos de la HTA y de la sobreproducción de ROS, la infiltración de macrófagos y la expresión de MCP-1 a nivel renal inducida por Ang II97. Curiosamente, el bloqueo de la IL-17A disminuyó considerablemente la expresión del mRNA de TLR-4 en riñón inducida por la infusión de Ang II, lo que sugiere una interconexión entre IL-17A y TLR-4 en la regulación de la HTA y lesión renal desencadenadas por Ang II65.

IL-17A induce disfunción endotelial y estrés oxidativo, a través de la vía de señalización intracelular RhoA/Rho-quinasa (ROCK), mediante fosforilación del residuo de treonina 495 de la óxido nítrico sintasa endotelial (de sus siglas en inglés eNOS Thr495) en aorta de ratón76,78,98,99 (fig. 4). Asimismo, los ratones deficientes de IL-17A están protegidos de la disfunción endotelial inducida por Ang II, evaluada como vasodilatación dependiente del endotelio, la contracción inducida por fenilefrina y la producción de ROS41. La vía RhoA/Rho-quinasa y la regulación del NO contribuyen a la HTA mediada por IL-17A, así como a la preeclampsia y a enfermedades autoinmunes asociadas con HTA, como el lupus eritematoso sistémico y el rechazo crónico del aloinjerto76. La sobreexpresión condicional a nivel dérmico de IL-17A en queratinocitos causa una disfunción endotelial sistémica, asociada con una mayor formación de ROS y leucocitos inflamatorios circulantes CD11b+, aumento de la presión arterial sistólica, hipertrofia ventricular izquierda y reducción de la supervivencia en comparación con los controles78. En células endoteliales, la IL-17A activa la expresión de eNOS y ciclooxigenasa-2 (COX-2) y esto se asocia a angiogénesis, determinada como proliferación, apoptosis, migración y tubulogénesis100.

La rigidez arterial y la acumulación de matriz extracelular (MEC) pueden contribuir al remodelado vascular y ser la causa o la consecuencia de la HTA, siendo este tema aún muy controvertido101. Los estudios sobre el efecto de la modulación de IL-17A en la fibrosis vascular proporcionaron resultados variables. La administración de IL-17A en arterias mesentéricas de resistencia (AMRs) in vivo aumentó la rigidez vascular intrínseca (independiente de la geometría del vaso), lo cual podría contribuir al aumento en la presión arterial, pero no modificó la estructura tridimensional de la elastina ni los niveles de colágeno, principales componentes de la MEC en las AMRs79. En esta misma línea, y apoyando la ausencia de efecto profibrótico de IL-17A a nivel vascular, en la estenosis experimental por ligadura parcial de arteria carótida caracterizada por remodelado vascular y el aumento de proteínas de MEC, la deleción génica de IL-17A no modificó el porcentaje de estenosis pero sí redujo el remodelado exterior98. Además, la deleción de IL-17A en la aterosclerosis experimental en ratones deficientes en Apolipoproteína E (ApoE) no modificó el área de las placas ateroscleróticas ni los niveles de proteínas de MEC, tales como elastina y colágeno98. Con respecto a la rigidez vascular inducida por la administración sistémica de Ang II, el bloqueo de IL-17A no mejoró la rigidez en las AMRs tras 2 semanas de infusión79, pero la deleción génica de IL-17A revirtió los cambios en la rigidez inducidos por Ang II en la aorta a tiempos más largos de 4 semanas102. A nivel celular, IL-17A no modificó la expresión génica de factores profibróticos ni de componentes de la MEC en CMLVs cultivadas79 (fig. 4). Sin embargo, estudios en cultivos de fibroblastos de aorta mostraron que IL-17A induce la expresión del gen de colageno 3a1102. Estudios en ratones deficientes en células γδT o anticuerpos frente a γδT demuestran que se bloquea la producción de IL-17A en el corazón de ratones infundidos con Ang II asociado a una menor fibrosis cardíaca75. En resumen, diversos estudios han demostrado efectos contradictorios de IL-17A sobre la fibrosis, sugiriendo que esta citoquina presenta acciones diferentes en función del tipo celular y la patología implicada103.

IL-17A regula el crecimiento celular en células cultivadas, aunque el efecto depende del tipo celular. De este modo, mientras que en cardiomiocitos IL-17A induce apoptosis104, en CMLVs79,105, fibroblastos106 y células endoteliales107 se ha postulado como un factor proliferativo y migratorio. En un contexto de microambiente tumoral, IL-17A desencadenó proliferación celular y transición epitelio-mesénquima (TEM) evidenciado fundamentalmente por la inhibición de marcadores epiteliales, como E-cadherina, y el aumento de marcadores mesenquimales, como la vimentina108. En este sentido, algunos estudios preclínicos, en líneas celulares humanas de cáncer de próstata109 y en ratones tratados con un anticuerpo neutralizante anti-IL-17A110, demostraron la participación crucial de IL-17A en el desarrollo de TEM. Recientemente, se ha involucrado a la IL-17A producida por neutrófilos en la progresión del cáncer gástrico al inducir TEM por activación de la vía JAK/STAT3111. La participación activa de IL-17A en la modulación del ciclo celular en un contexto tumoral sugiere que también podría desencadenar efectos en un ambiente fisiológico. En células tubulares cultivadas se ha confirmado la participación de IL-17A en la regulación del fenotipo celular, concretamente a la TEM, que puede contribuir a la fibrosis tubulointersticial109,112. A nivel vascular, el remodelado implica cambios en las CMLVs con una transición fenotípica desde el tipo celular contráctil clásico a un fenotipo poco contráctil, conocido como de tipo sintético. Estas transformaciones celulares están asociadas a cambios en los niveles de una serie de proteínas, tanto celulares como del secretoma, que son características de cada fenotipo101,113. En estudios in vivo, IL-17A indujo cambios en la expresión de calponina en CMLVs de las AMRs, lo que refleja un cambio en el fenotipo celular79 (fig. 5). Aunque clásicamente se ha considerado que la rigidez arterial es consecuencia del aumento de MEC, principalmente por acumulación de colágeno, recientemente se ha demostrado que la rigidez también puede aparecer en ausencia de fibrosis, estando en este caso regulada por proteínas que controlan la contractilidad de las CMLVs y las interacciones célula-MEC entre las que se encuentra la calponina101. La calponina es una proteína de unión a actina que regula las funciones contráctiles y la estabilización de las fibras de estrés en CMLVs114 y que disminuye en varios modelos de remodelado vascular hipertrófico115,116. La disminución de los niveles de calponina en las células vasculares de las AMRs inducida por IL-17A podría contribuir a aumentar la rigidez vascular y la presión arterial (fig. 4).

Figura 5.

Potencial explicación del efecto de la IL-17A sobre la regulación de la presión arterial. Efecto en las arterias mesentéricas de resistencia.

(0.46MB).

Por otro lado, es importante señalar el papel que desempeña la IL-17A en promover la senescencia de células endoteliales cultivadas117 (fig. 4) e in vivo, según resultados obtenidos en ratones knockout para IL-17A o para su receptor118. Así, recientemente, se ha descrito que un anticuerpo neutralizante para IL-17 redujo la expresión del marcador de senescencia Cdkn1a119.